CN114884041A - 一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置 - Google Patents

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何德雨
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Abstract

本发明涉及一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置;解决现有技术中存在的体积大、质量重、仅能单极性泄放、瞬时承受冲击放电能力较差,并且在电磁环境下,电动控制线路有与主回路发生击穿导通或电磁干扰的风险,进而损坏控制系统的技术问题;具体包括绝缘子外壳、气路控制组件、两个水电阻、两个接地电极和两个隔离泄放组件;两个水电阻、两个接地电极和两个隔离泄放组件一一对应;绝缘子外壳两侧均设置有安装槽;两个水电阻分别安装在两个安装槽内;接地电极的下端与隔离泄放组件连接,其上端与水电阻下端连接,水电阻的上端与外部接地设备连接,气路控制组件设置在绝缘子外壳上。

Description

一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置
技术领域
本发明涉及高电压试验保护装置,具体涉及一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置。
背景技术
在现有技术中,脉冲功率装置运行以及其它高电压试验时,大量电容器被充电至高电压水平,因此,需要在实验时对电容器组进行高压隔离,实验后再对其进行能量泄放和接地保护。
现有的隔离泄放保护装置通常采用电动单极性装置,其体积大、质量大、瞬时承受冲击放电能力较差,并且在电磁环境下,电动控制线路也有与主回路发生击穿导通或电磁干扰的风险,进而损坏控制系统。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的体积大、质量重、瞬时承受冲击放电能力较差,并且在电磁环境下,电动控制线路有与主回路发生击穿导通或电磁干扰的风险,进而损坏控制系统的技术问题,而提供一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置。
为实现上述目的,本发明的设计思路为:为了防止隔离泄放保护装置中的控制系统与高压设备的主回路发生击穿导通或电磁干扰,采用气动驱动;为了减小隔离泄放保护装置的尺寸,采用单路气动驱动实现两个隔离泄放组件的运行,并且隔离泄放组件采用杠杆原理,解决了气缸小幅移动,隔离泄放组件即可实现大尺寸绝缘距离的目标,通过上述两个设计来实现隔离泄放保护装置安全可靠和体积的减小。
基于上述设计思路,本发明所采用的技术方案为:
一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特殊之处在于:
包括绝缘子外壳、气路控制组件、两个水电阻、两个接地电极和两个隔离泄放组件;
两个水电阻、两个接地电极和两个隔离泄放组件一一对应;
所述绝缘子外壳两侧均设置有安装槽;
两个所述水电阻分别安装在两个安装槽内;
所述隔离泄放组件用于与外部高压设备接触或分离,实现高电压隔离、能量泄放和接地保护;
所述接地电极的下端与所述隔离泄放组件连接,其上端与水电阻下端连接,所述水电阻的上端与外部接地设备连接,从而当外部高压设备与隔离泄放组件接触时,其上高电压能量通过隔离泄放组件导入水电阻进行大功率能量泄放;
所述气路控制组件设置在绝缘子外壳上,用于同时控制两个隔离泄放组件运行。
进一步地,所述水电阻包括水电阻下电极、水电阻外壳和水电阻上电极;
所述水电阻外壳上端与水电阻上电极密封连接,其下端与水电阻下电极密封连接;
所述水电阻外壳内充满导电液体,导电液体为根据不同阻值需要调配的电阻液;
所述水电阻下电极与所述接地电极连接;所述水电阻上电极与外部接地设备连接。
进一步地,所述隔离泄放组件包括接地球头与接地横杆;
所述接地横杆可转动连接在所述接地电极下端,且外端与接地球头连接;两个接地横杆内端之间留有间隙;
定义接地横杆在接地电极下端的转动轴线两侧长度分别为A、B,其中A为连接有接地球头的接地横杆外端到转动轴线之间的距离,B为接地横杆内端到转动轴线之间的距离;
则位于转动轴线两侧的接地横杆长度需满足A>B。
进一步地,所述气路控制组件包括气缸以及接地压块;
所述气缸安装在绝缘子外壳上,其输出端与接地压块连接;
所述接地压块位于两个接地横杆内端上侧;
定义接地压块沿水平线方向的长度为C,两个接地横杆内端之间的间隙距离为D;则需满足C>D。
进一步地,所述接地压块为倒山字型结构,且山字型结构的中间竖板延伸至两个接地横杆内端之间。
进一步地,所述气缸的输出端通过接地拉杆与接地压块连接;
两个所述隔离泄放组件在气缸中轴线两侧对称设置。
进一步地,所述气缸通过固定支架安装在所述绝缘子外壳上;
所述固定支架包括气缸支杆以及安装在气缸支杆上的气缸安装板;
所述气缸支杆安装在所述绝缘子外壳上;
所述气缸竖直安装在所述气缸安装板上。
进一步地,还包括接地电阻压板和多个接地电阻支杆;
多个所述接地电阻支杆均安装在所述绝缘子外壳上方;
所述接地电阻压板安装在所述接地电阻支杆上;
所述接地电阻压板与所述水电阻上电极通过螺栓连接;
所述螺栓用于与外部接地设备连接,实现隔离泄放保护装置的可靠接地。
进一步地,水电阻下电极和水电阻上电极采用304不锈钢材质,水电阻外壳采用有机玻璃材质。
本发明的有益效果是:
1、本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,通过设置的水电阻、接地电极以及隔离泄放组件,可以实现高压设备的隔离与泄放保护;
2、本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,通过设置的水电阻,可实现高的耐受电压和大的泄放功率,通过将隔离泄放组件驱动方式从常规的电力驱动改为气动,防止与主回路发生击穿导通或电磁干扰,进而保证隔离泄放保护装置的稳定性。
3、本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,设置的水电阻便于调节泄放电阻阻值,进而便于调节放电速度快慢。
4、本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,通过设置的气动控制组件同时控制两个隔离泄放组件运行,解决了双极性装置的隔离与泄放,大幅提高了隔离泄放的时间同步性,有效提高了设备安全性。
5、本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,隔离泄放组件采用杠杆原理,实现了小尺寸运动即可实现高电压等级的有效隔离,大幅减小了隔离泄放保护装置的体积,并且采用单气动控制组件,进一步减少了隔离泄放保护装置的体积。
6、本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,通过将接地压块设置为倒山字型结构,在进行高电压隔离时,可通过山字型结构的中间凸起部对两侧的接地横杆进行高电压隔离保护,保证两侧的接地横杆不会出现高压击穿现象,进一步保证了隔离泄放保护装置的安全性与可靠性。
附图说明
图1是本发明一个实施例的整体结构示意图;
图2是本发明图1实施例的剖视图;
图中,1、接地球头;2、接地横杆;3、接地压块;4、接地拉杆;5、接地电极;6、绝缘子外壳;7、水电阻下电极;8、水电阻外壳;9、水电阻上电极;10、接地电阻支杆;11、接地电阻压板;12、气缸安装板;13、气缸支杆;14、气缸。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置作进一步详细说明。
参见图1、图2,本发明提出一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,包括两个接地球头1、两个接地横杆2、一个接地压块3、一个接地拉杆4、两个接地电极5、一个绝缘子外壳6、两个水电阻下电极7、两个水电阻外壳8、两个水电阻上电极9、多个接地电阻支杆10、一个接地电阻压板11、一个气缸安装板12、多个气缸支杆13和一个气缸14;
绝缘子外壳6为隔离泄放保护装置的主体支撑结构,实现各部件的固定、支撑与绝缘,其采用MC尼龙材质。
接地球头1、接地横杆2、接地电极5、水电阻下电极7、水电阻外壳8、水电阻上电极9以及接地电阻压板11依次连接,形成泄放保护通道。
接地球头1、接地横杆2、接地压块3、接地拉杆4与气缸14形成动力传递通道,通过气缸14依次驱动接地拉杆4、接地压块3、接地横杆2与接地球头1运动,使得接地球头1与高压设备接触或分离。
接地球头1呈圆球状,车有内螺纹,其作用是实现高压设备与隔离泄放保护装置的分合与电流传导。
接地压块3呈倒山字型,其上端设置有螺纹孔,用于与接地拉杆4连接,其作用是将气缸14的往复运动传递至接地球头1和接地横杆2,实现隔离泄放组件的分合,同时隔离高压设备的正负极间高压;接地压块3采用MC尼龙材质。
接地电极5的作用是固定接地横杆2,实现接地横杆2绕固定点的旋转以及接地电流的传导。
水电阻下电极7、水电阻外壳8、水电阻上电极9依次连接,组装为隔离泄放保护装置的释能水电阻壳体,实际使用时其内部充满去离子水调制的电阻液,水电阻下电极7和水电阻上电极9采用304不锈钢材质,水电阻外壳8采用有机玻璃材质。
接地电阻支杆10、接地电阻压板11采用不锈钢材料,用于紧固水电阻,确保水电阻与接地电极5以及地电位的可靠、紧密连接。
各部件的具体连接结构如下:
绝缘子外壳6为设置有两个圆柱形腔室结构,两个水电阻分别安装在两个圆柱形腔室内,接地电极5一端与水电阻的水电阻下电极7连接,另一端穿过绝缘子外壳6后置于其外部,并与接地横杆2转动连接,接地横杆2的另一端与接地球头1螺纹连接,两个接地横杆2内端留有间隙。
绝缘子外壳6上端四角处安装有四个接地电阻支杆10,接地电阻压板11通过多个接地电阻支杆10连接在绝缘子外壳6上,接地电阻压板11与水电阻外壳8和水电阻上电极9通过同一个螺栓固定连接,螺栓用于连接外部接地设备。
位于两个圆柱形腔室之间的绝缘子外壳上安装有多个气缸支杆13,气缸支杆13上连接有气缸安装板12,气缸安装板12上安装有输出轴竖直设置的气缸14,两个接地横杆2沿气缸14输出轴的轴线对称设置,气缸14的输出轴与接地拉杆4的一端同轴连接,接地拉杆4的另一端穿过绝缘子外壳6后与接地压块3同轴连接,气缸14用于驱动接地拉杆4与接地压块3移动,定义接地压块3沿水平线方向的长度为C,两个接地横杆2内端之间的间隙距离为D,则需满足C>D。
为了保证接地电极5的稳定性,接地电极5通过螺钉紧固在绝缘子外壳6上。
为了满足杠杆原理,位于其转动轴线两侧的接地横杆2两端长度需满足A>B;
其中:
A为连接有接地球头1的接地横杆2一端到转动轴线之间的距离;
B为接地横杆2另一端到转动轴线之间的距离。
接地球头1和接地横杆2由铝材料制作而成,接地电极5由不锈钢材料制作而成,接地电阻支杆10、接地电阻压板11、气缸安装板12、气缸支杆13均采用不锈钢材质;
上述装置的使用方法为:通过接地球头1将整个装置设置在高压设备高压电极位置,并且将接地电阻压板上螺栓与外部接地设备连接,形成电流导通、能量泄放通道。
在需要対高压设备进行隔离保护时,气缸14带动接地拉杆4、接地压块3以及两个接地横杆2、接地球头1运动,使得接地球头1与高压设备的两极分离,实现高压设备的隔离保护;在需要对高压设备高电压能量进行泄放时,气缸14带动接地拉杆4、接地压块3以及两个接地横杆2、接地球头1运动,使得接地球头1与高压设备的两极接触,实现高压设备的能量泄放,完成后,气缸14保持不动,接地球头1始终与高压设备的接触,实现高压设备的接地保护。
与传统隔离泄放保护装置相比,本发明的优点和积极效果是:本发明充分考虑了大型脉冲功率设备运行以及高电压试验中对隔离泄放保护装置的特殊要求,通过巧妙的结构设计和材料选取,研制出了可有效隔离直流电压150kV的双极性高电压大功率隔离泄放保护装置,装置通过气动方式实现了机构的开合,采用杠杆原理实现了小尺寸运动即可实现高电压等级的有效隔离,大幅减小了隔离泄放保护装置的体积;采用单汽缸驱动结构解决了双极性装置的隔离与泄放,大幅提高了隔离泄放的时间同步性,有效提高了设备安全性。
本方案公布的双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置指标高、体积小、性能优良,使用方便,填补了国内该类型隔离泄放保护装置的空白。

Claims (9)

1.一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
包括绝缘子外壳(6)、气路控制组件、两个水电阻、两个接地电极(5)和两个隔离泄放组件;
两个水电阻、两个接地电极(5)和两个隔离泄放组件一一对应;
所述绝缘子外壳(6)两侧均设置有安装槽;
两个所述水电阻分别安装在两个安装槽内;
所述隔离泄放组件用于与外部高压设备接触或分离,实现高电压隔离、能量泄放和接地保护;
所述接地电极(5)的下端与所述隔离泄放组件连接,其上端与水电阻下端连接,所述水电阻的上端与外部接地设备连接,从而当外部高压设备与隔离泄放组件接触时,其上高电压能量通过隔离泄放组件导入水电阻进行能量泄放;
所述气路控制组件设置在绝缘子外壳(6)上,用于同时控制两个隔离泄放组件运行。
2.根据权利要求1所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
所述水电阻包括水电阻下电极(7)、水电阻外壳(8)和水电阻上电极(9);
所述水电阻外壳(8)上端与水电阻上电极(9)密封连接,其下端与水电阻下电极(7)密封连接;
所述水电阻外壳(8)内充满导电液体;
所述水电阻下电极(7)与所述接地电极(5)连接;所述水电阻上电极(9)与外部接地设备连接。
3.根据权利要求2所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
所述隔离泄放组件包括接地球头(1)与接地横杆(2);
所述接地横杆(2)可转动连接在所述接地电极(5)下端,且外端与接地球头(1)连接;两个接地横杆(2)内端之间留有间隙;
定义接地横杆(2)在接地电极(5)下端的转动轴线两侧长度分别为A、B,其中A为连接有接地球头(1)的接地横杆(2)外端到转动轴线之间的距离,B为接地横杆(2)内端到转动轴线之间的距离;
则位于转动轴线两侧的接地横杆(2)长度需满足A>B。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
所述气路控制组件包括气缸(14)以及接地压块(3);
所述气缸(14)安装在绝缘子外壳(6)上,其输出端与接地压块(3)连接;
所述接地压块(3)位于两个接地横杆(2)内端上侧;
定义接地压块(3)沿水平线方向的长度为C,两个接地横杆(2)内端之间的间隙距离为D;则需满足C>D。
5.根据权利要求4所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
所述接地压块(3)为倒山字型结构,且山字型结构的中间竖板延伸至两个接地横杆(2)内端之间。
6.根据权利要求5所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
所述气缸(14)的输出端通过接地拉杆(4)与接地压块(3)连接;
两个所述隔离泄放组件在气缸(14)中轴线两侧对称设置。
7.根据权利要求6所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
所述气缸(14)通过固定支架安装在所述绝缘子外壳(6)上;
所述固定支架包括气缸支杆(13)以及安装在气缸支杆(13)上的气缸安装板(12);
所述气缸支杆(13)安装在所述绝缘子外壳(6)上;
所述气缸(14)竖直安装在所述气缸安装板(12)上。
8.根据权利要求7所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
还包括接地电阻压板(11)和多个接地电阻支杆(10);
多个所述接地电阻支杆(10)均安装在所述绝缘子外壳(6)上方;
所述接地电阻压板(11)安装在所述接地电阻支杆(10)上;
所述接地电阻压板(11)与所述水电阻上电极(9)通过螺栓连接;
所述螺栓用于与外部接地设备连接,实现隔离泄放保护装置的可靠接地。
9.根据权利要求8所述的一种双极性气动高电压大功率隔离泄放保护装置,其特征在于:
水电阻下电极(7)和水电阻上电极(9)采用304不锈钢材质,水电阻外壳(8)采用有机玻璃材质。
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